import java.util.Arrays;

/**
 * 线段树:  解决区间问题
 *  > 区间染色, -> 区间查询 <- 应用访问很广的一个问题
 *  > 更新, 查询 两个基本动作
 *  > 大多数情况, 区间是固定的
 *  > 线段树不是完全二叉树, 是平衡二叉树(堆也是)
 *
 * @param <E> 泛型参数
 */
public class SegmentTree<E>{

    private E[] tree;
    private E[] data;
    private Merger<E> merger;
    public SegmentTree(E[] data, Merger merger) {
        this.data = Arrays.copyOf(data, data.length);
        this.tree = (E[]) new Object[4 * data.length];
        this.merger = merger;
        // 线段树构造
        buildSegmentTree(0, 0, data.length - 1);
    }

    // 线段树构造 -> 深入理解递归构造逻辑的过程
    private void buildSegmentTree(int treeIndex, int l, int r) {
        if (l == r ) { // 递归到底的位置
            tree[treeIndex] = data[l];
            return;
        }

        int leftTreeIndex = leftChild(treeIndex);
        int rightTreeIndex = rightChild(treeIndex);
        int mid = l + (r - l) / 2;

        buildSegmentTree(leftTreeIndex, l, mid);
        buildSegmentTree(rightTreeIndex, mid + 1, r);
        // 合并当前 treeIndex 的两个左右子节点的值
        tree[treeIndex] = merger.merge(tree[leftTreeIndex], tree[rightTreeIndex]);
    }

    // 查询区间之内的某个元素
    public E get(int index) {
        if (index < 0 || index >= data.length) // 边界检查
            throw new IllegalArgumentException("get failed, index out of range");
        return data[index];
    }

    // 线段树区间值
    public int size() {
        return data.length;
    }

    // 线段树查询 <-
    public E query(int queryL, int queryR) {
        if (queryL < 0 || queryL >= data.length ||
        queryR < 0 || queryR >= data.length || queryL > queryR) {
            throw new IllegalArgumentException("illegal index");
        }

        return query(0, 0, data.length - 1, queryL, queryR);
    }

    private E query(int treeIndex, int l, int r, int queryL, int queryR) {
        if (l == queryL && r == queryR) {
            return tree[treeIndex];
        }

        int mid = l + ( r - l) / 2;
        if (queryL >= mid + 1) { // 区间查询在右子树上
            return query(rightChild(treeIndex), mid + 1, r, queryL, queryR);
        }else if (queryR <= mid) { // 区间查询结果在左子树上
            return query(leftChild(treeIndex), l, mid, queryL, queryR);
        }

        // 区间查询结果左右子树都有一部分
        return merger.merge( // 这里出了错误
                query(leftChild(treeIndex), l, mid, queryL, mid),
                query(rightChild(treeIndex), mid + 1, r, mid + 1, queryR)
        );
    }

    // 线段树更新 <-
    // TODO leetcode q303 307 区间问题
    // 区间查询, 固定区间前缀和计算

    @Override
    public String toString() {
        StringBuilder res = new StringBuilder();
        res.append("SegmentTree:[");
        for (int i =0; i < tree.length ; i++) {
            if (tree[i] != null ) {
                res.append(tree[i]);
            }else {
                res.append("null");
            }

            if (i != tree.length - 1) {
                res.append(", ");
            }
        }
        res.append("]");
        return res.toString();
    }

    // 辅助函数
    // 左孩子索引值
    private int leftChild(int index) { return 2 * index + 1; }
    // 右孩子索引值
    private int rightChild(int index) { return 2 * index + 2; }

}


